电器自动化技术论文范文

电器自动化技术论文篇1

关键字：电气工程自动化；智能化技术；应用分析

中图分类号：F407.6 文献标识码：A 文章编号：

一、人工智能应用理论

人工智能提出至今，其快速地被各行各业接纳，并被广泛应用及推广。何谓人工智能？它是一种科学技术，即对用于模拟、扩展、延伸人的智能的技术、理论、方法等进行研究、开发。人工智能的最终目的是模仿人类智能，并基于模仿的基础上，设计出与人类智能相似的机器人。人工智能在相关研究领域实现了快速发展，且逐步形成了以计算机为主导的智能化技术。智能化技术属于一门综合性的学科门类，其包含了心理学、医学、哲学、语言学、仿生学、自动化、控制论、信息论。就人工智能领域而言，应该实现机器人具备同人类智能化工程相类似的系统，以此确保机器人承担起只有人类才能完成的工作。

人工智能理论能够解释智能的本质含义，且基于对智能本质的阐释，研制出与人类智能相类似的机器。就人工智能领域而言，其研究的内容主要有自然语言处理系统、专家系统、图像识别、机器人等。而电气工程研究的主要内容有信息处理、电气电气技术、系统运行等。随着技术时代的带来，及我国科学技术的快速发展，计算机技术在人类工作生活中的应用愈加普遍。在进行计算机编程时，唯一的办法是通过模仿人类大脑，从而实现对信息进行收集处理交换回馈。综上可以得出一个结论：模仿人类大脑技能有助于电气工程自动化的持续、快速发展。

二、人工智能控制的优点

针对不同的人工智能控制，最有效的讨论办法是采取不同的方法。现阶段出现具备部分人工智能的控制器，例如：模糊的神经、遗传算法等均为非线性函数近似器，该种分类法的意义在于有助于对人工智能总体进行探析；推动控制策略综合性的研发。可以很明确的一点是：人工智能函数近似器优于常规函数估计器。

如果想对对象动态方程进行精确控制，其算得上是一件难度性极高的事情，所以，在设计控制对象模型时，往往会出现众多不确定性因素，其主要有非线性、参数变化等。随着科技的发展，在设计智能控制器时，亦可以放弃传统的控制对象模型，而是参考不同因素对智能控制器进行合理调整，例如：智能控制器下降时，鲁棒性及响应时间存在不同等。在调整控制器时，需要注意的事项包括：通常情况下，就下降时间而言，相对于 PID 控制器，模糊逻辑控制器要快出两倍；相对于古典控制器，调整人工智能控制器的难度系数更小。与此同时，在设计人工智能时，允许借助相关信息及语言，且人工智能控制器的统一性更强，这样有助于估算输入的某些陌生数据，亦可以将驱动器的负面影响忽视。就相关控制对象而言，在没有人工智能控制器的情况下，其产生的效果同样相当好。

若在反模糊化与模糊化的过程中，坚持使用规则库、隶属函数控制器，其有助于精确地开展实时确定。通常情况下，相对于常规函数估算器，人工智能函数近似器的优点更为明显，其主要优点包括：

（一）设计人工智能函数近似器的工序更简洁，即不必要进行控制对象模型；

（二）适当调整人工智能函数，有助于人工智能函数近似器性能提高；

（三）相对于古典控制，调节人工智能函数近似器的难度系数相对更低；

（四）在设计人工智能函数近似器时，可以借助相应数据；

（五）在设计人工智能函数近似器时，可以借助语言信息及相应信息；

（六）人工智能函数近似器的统一性更好；

（七）人工智能函数近似器可以快速适应新数据及新信息；

（八）人工智能函数近似器能够解决常规方法无法解决的问题；

（九）人工智能函数近似器抗噪声干扰性能极高；

（十）人工智能函数近似器容易被扩展或修改。

三、我国人工智能技术应用现状

随着人工智能技术在世界范围内的快速发展，其亦推动了电气工程自动化的人工智能技术的发展，且从事技术研究的队伍在不断壮大。我国电气工程自动化人工智能技术研究的内容包括：如何将人工智能系统应用于电气工程故障预测、诊断、维修；如何将人工智能系统应用于电器产品优化、设计；如何将人工智能系统应用于电器产品控制、保护。人工智能系统要求综合应用电机电器学科知识、电磁场、电路等，及充分利用先前设计经验进行新设计。在设计以往的电器产品时，应该立足于经验与实验的基础上，并采取手工的方式，实践证明，该种设计方法在制定优秀设计方案时，其设计效率不高。

随着科技时代的带来，尤其是计算机的发展与普及，计算机辅助设计应运而生，其应该逐步将传统的手工设计取缔，其意义在于：缩短了电器产品研发周期。尤其是人工智能技术得到推广和应用以来，电器产品设计质量及效率也得到了质的提高，同时也推动了 CAD 技术的快速发展。专家系统及遗传算法属于电气设计人工智能技术应用的主要方面：遗传算法——源于对先进算法的优化所得，其主要作用于电器产品优化设计方面，且其作用相当明显。因此，人工智能化设计电器产品时，其开展优化设计工作的惯用手段便为遗传算法。人工智能技术有助于将电气设备故障间优势及预兆最大化发挥出来，其主要被应用于专家系统、模糊逻辑、神经网络等方面。

变压器在电力系统中的地位一直未曾改变，因此，众多研究人员往往会对其进行高度关注。总结现阶段变压器故障诊断手段，最常见的方法便为分析变压器油内气体含量，通过分析油内气体，有助于将变压器故障出现的范围明确在一定范围内。与此同时，发电机及电动机方面的人工智能诊断技术也取得了相当大的突破。

四、总结

人工智能技术在被广泛应用的同时，有必要弄清楚人工智能理论要点所在，并仔细改进和修改人工智能理论与现有人工智能技术存在差异的地方。将人工智能技术与各行业发展需要相结合，并确保人工智能技术应用的合理性、科学性，尽量保证人工智能技术被应用到实处及最需要的地方。只有充分做到上述各点，在电气工程自动化以外的行业，人工智能技术应用的合理性及有效性才能得到保障。人工智能技术应用属于一个集相关学科知识、精力及时间为一体的过程，尽

电器自动化技术论文篇2

关键词:电力系统;自动化:技术应用

Abstract: The rapid development of China's science and technology, automation systems has become more perfect, visible in the power industry in the future play a greater role. In this paper, a brief description of the power automation technology related issues,

Keywords: power system; automation: eechnology.

中图分类号：F407.61文献标识码：A 文章编号：

如今现代计算机技术、功率电子技术、通信技术和控制技术日新月异，而且这些新技术渐渐由实验及理论过程进入运用领域，其都对电力自动化技术产生了较大的影响。部分新的观点和理论适应时机而产生，电力电气自动化技术也将进入了新时代。

1自动化发展趋势

自动控制技术正趋向于智能化、最优化、协调化、适应化、区域化发展。在设计分析上日益要求面对多机系统模型来处理问题。在理论工具上越来越多地借助于现代控制理论。在控制手段上日益增多了微机、电力电子器件和远程通信的应用，保证了控制操作的高可靠性。在研究人员的构成上益需要多“兵种”的联合作战。

自动化的发展则趋向于；①由开环监测向闭环控制发展，例如从系统功率总加到AGC(自动发电控制)。②由高电压等级向低电压扩展，例如从EMS(能量管理系统)到DMS(配电管理系统)。③由单个元件向部分区域及全系统发展，例如SCADA(监测控制与数据采集)的发展和区域稳定控制的发展。④由单一功能向多功能、一体化发展，例如变电站综合自动化的发展。⑤装置性能向数字化、快速化、灵活化发展，例如继电保护技术的演变。⑥追求的目标向最优化、协调化、智能化发展，例如励磁控制、潮流控制。⑦由以提高运行的安全、经济、效率为完成向管理、服务的自动化扩展，例如管理信息系统在电力系统中的应用。

2影响电力系统自动化的三项新技术

2．1电力系统的智能控制

电力系统的控制研究与应用在过去的40多年中大体上可分为三个阶段：基于传递函数的单输入、单输出控制阶段；线性最优控制、非线性控制及多机系统协调控制阶段；智能控制阶段。电力系统控制面临的主要技术困难有：

(1)电力系统是一个具有强非线性的、变参数(包含多种随机和不确定因素的、多种运行方式和故障方式并存)的动态大系统。

(2)具有多目标寻优和在多种运行方式及故障方式下的鲁棒性要求。

(3)不仅需要本地不同控制器问协调，也需要异地不同控制器间协调控制。

智能控制是当今控制理论发展的新的阶段，主要用来解决那些用传统方法难以解决的复杂系统的控制问题；特别适于那些具有模型不确定性、具有强非线性、要求高度适应性的复杂系统。

智能控制在电力系统工程应用方面具有非常广阔的前景，其具体应用有快关汽门的人工神经网络适应控制，基于人工神经网络的励磁、电掣动、快关综合控制系统结构，多机系统中的新型静止无功发生器的自学习功能等。

2．2FACTS和DFACTS

2．2．1FACTS概念的提出

在电力系统的发展迫切需要先进的输配电技术来提高电压质量和系统稳定性的时候，一种改变传统输电能力的新技术——柔流输电系统(FACTS)技术悄然兴起。

柔流输电系统是F1exible AC Transmission Systems中文翻译，英文简称FACTS，指应用于交流输电系统的电力电子装置。利用大功率电力电子元器件构成的装置来控制调节交流电力系统的运行参数或网络参数，优化电力系统运行状态，提高交流电力系统线路的输电能力。其中”柔性”是指对电压电流的可控性；如装置与系统并联可以对系统电压和无功功率进行控制，装置与系统串联可以对电流和潮流进行控制；FACTS通过增加输电网络的传输容量，从而提高输电网络的价值，FACTS控制装置动作速度快，因而能够扩大输电网络的安全运行区域；在电力电子装置最早用于直流输电系统中并实现了对输送功率的快速控制，由此人们想在交流系统中加装电力电子装置，寻求对潮流的可控，以获得最大的安全裕度和最小的输电成本，FACTS技术应运而生，静止无功补偿器(SVC)，静止同步补偿器(STATCOM)又称作ASVG，晶闸管投切串联电容器(TCSC)，静止同步串联补偿器(Static Synchonous Series Com pensator)以及统一潮流控制器(UPFC)就是基于FACTS装置家族的成员这是一种将电力电子技术、微机处理技术、控制技术等高新技术应用于高压输电系统，以提高系统可靠性、可控性、运行性能和电能质量，并可获取大量节电效益的新型综合技术。

2．2．2对ASVC的研究现状

各种FACTS装置的共同特点是：基于大功率电力电子器件的快速开关作用和所组成逆变器的逆变作用。ASVC是包含了FAC1's装置的各种核心技术且结构比较简单的一种新型静止无功发生器。

ASVC由二相逆变器和并联电容器构成，其输出的三相交流电压与所接电网的三相电压同步。它不仅可校正稳态运行电压，而且可以在故障后的恢复期间稳定电压，因此对电网电压的控制能力很强与旋转同步调相机相比，ASVC的调节范围大，反应速度快，不会发生响应迟缓，没有转动设各的机械惯性、机械损耗和旋转噪声，并且因为ASvC是一种固态装置，所以能响应网络中的暂态也能响应稳态变化，因此其控制能力大大优于同步调相机。

2．2．3DFACTS的研究态势

随着高科技产业和信息化的发展，电力用户对供电质量和可靠性越来越敏感，电器设备的正常运行甚至使用寿命也与之越来越息息相关。

可以说，信息时代对电能质量提出了越来越高的要求。DFACTS是指应用于配电系统中的灵活交流技术，它是Hingorani于1988年针对配电网中供电质量提出的新概念。其主要内容是：对供电质量的各种问题采用综合的解决办法，在配电网和大量商业用户的供电端使用新型电力电子控制器。

2．3新一代EMS和动态安全监控系统

2．3．1基于GPS统一时钟的新一代EMS

目前应用的电力系统监测手段主要有侧重于记录电磁暂态过程的各种故障录波仪和侧重于系统稳态运行情况的监视控制与数据采集(SCADA)系统。前者记录数据冗余，记录时间较短，不同记录仪之向缺乏通信，使得对于系统整体动态特性分析困难：后者数据刷新间隔较长，只能用于分析系统的稳态特性。两者还具有一个共同的不足，即不同地点之间缺乏准确的共同时间标记，记录数据只是局部有效，难以用于对全系统动态行为的分析。

2．3．2基于GPS的新一代动态安全监控系统

基于GPS的新一代动态安全监控系统，是新动态安全监测系统与原有SCADA的结合。电力系统新一代动态安全监测系统，主要由同步定时系统，动态相量测量系统、通信系统和中央信号处理机四部分组成采用GPS实现的同步相量测量技术和光纤通信技术，为相量控制提供了实现的条件。GPS技术与相量测量技术结合的产物——相量测量单元设备，正逐步取代RTU设备实现电压、电流相量测量。

电力系统调度监测从稳态／准稳态监测向动态监测发展是必然趋势GPS技术和相量测量技术的结合标志着电力系统动态安全监测和实时控制时代的来临。

3结束语

电器自动化技术论文篇3

关键词：人工智能；电气；自动化

人工智能技术是随着计算机技术发展逐步形成的，是基于人的智能为基础理论进行研究和探索，其目的是开发出一种能够具有人类智能的智能机器，在当前最为常见的人工智能方式有机器人、语言识别和图像处理系统。人工智能是计算机科学的一个分支，是计算机发展中利用相应的技术手段对各种信息资源进行辨别和分析的基础。随着社会发展中，人们对电力需求的日益增加，使得在电力系统发展的过程中，对其控制方式也在逐步的提高。要实现其良好的控制措施和控制手段，传统的人为控制方法早已无法满足当前社会发展的需求，这就使得在电气施工中对人工智能技术要求不断增加，从而提高电气设备运行质量。实现机械的自动化，能够使得机械在进行运转的过程中脱离人类的控制自我进行调节和运行，从而降低人力成本和管理成本。积极运用人工智能的新成果无疑有利的，是基于当前电气自动化学科应用和分析过程中实现其发展的前提和关键，更好死社会发展中智能技术手段进行分析与应用的结局。

1、人工智能应用理论分析

人工智能(Artificial Intelligence)，英文缩写为AI。它是研究、开发用于模拟，延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能是计算机科学的一个分支，它企图了解智能的实质．并生产出一种新的能以人类智能相似的方式作出反应的智能机器 该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别 自然语言处理和专家系统等。自从1956年“人工智能 一词在Dartmouth学会上提出以后，人工智能研究飞速发展，成为以计算机为主．涉及信息论．控制论， 自动化、仿生学、生物学、心理学、数理逻辑、语言学、医学和哲学的一门学科。人工智能研究的一个主要目标是使机器能够胜任一些通常需要人类智能才能完成的复杂的工作。 当今社会，计算机技术已经渗透到生产生活的方方面面，计算机编程技术的日新月异催生自动化生产，运输，传播的快速发展。人脑是最精密的机器，编程也不过是简单的模仿人脑的收集、分析、交换、处理、回馈，所以模仿模拟人脑的机能将是实现自动化的主要途径。电气自动化控制是增强生产、流通、交换、分配等关键一环，实现自动化，就等于减少了人力资本投入，并提高了运作的效率。随着信息技术的发展，许多新方法和技术进入工程化、产品化阶段，这对自动控制技术提出犷新的挑战，促进了智能理论在控制技术中的应用， 以解决用传统的方法难以解决的复杂系统的控制问题。

当今社会，计算机技术已经渗透到生产生活的方方面面．计算机编程技术的日新月异催生自动化生产，运输 传播的快速发展。人脑是最精密的机器，编程也不过是简单的模仿人脑的收集、分析、交换、处理、回馈．所以模仿模拟人脑的机能将是实现自动化的主要途径。电气自动化控制是增强生产．流通、交换、分配等关键一环．实现自动化，就等于减少了人力资本投入，并提高了运作的效率。

2、人工智能控制器的优势

不同的人工智能控制通常用完全不同的方法去讨论。但Al控制器例如：神经、模糊、模糊神经以及遗传算法都可看成一类非线性函数近似器。这样的分类就能得到较好的总体理解．也有利于控制策略的统一开发。这些Al函数近似器比常规的函数估计器具有更多的优势．这些优势如下：

(1)它们的设计不需要控制对象的模型(在许多场合，很难得到实际控制对象的精确动态方程，实际控制对象的模型在控制器设计时往往有很多不确实性因素，例如：参数变化，非线性时，往往不知道)。

(2)通过适当调整(根据响应时间 下降时间、鲁棒性能等)它们能提高性能。例如模糊逻辑控制器的上升时间比最优PID控制器快1.5倍 ，下降时间快3.5倍， 过冲更小。

(3)它们比古典控制器的调节容易。

(4)在没有必须专家知识时．通过响应数据也能设计它们。

(5)运用语言和响应信息可能设计它们。

总而言之，当采用自适应模糊神经控制器、规则库和隶属函数在模糊化和反模糊化过程中能够自动地实时确定。有很多方法来实现这个过程，但主要的目标是使用系统技术实现稳定的解，并且找到最简单的拓朴结构配置．自学习迅速，收敛快速。

3、人工智能的应用现状

随着人工智能技术的发展，许多高等院校及科研机构就人工智能在电气设备的应用方面展开了研究工作，如将人工智能用于电气产品优化设计，故障预测及诊断、控制与保护等领域。

3.1 优化设计

电气设备的设计是一项复杂的工作 它不仅要应用电路、电磁场、电机电器等学科的知识，还要大量运用设计中的经验性知识。传统的产品设计是采用简单的实验手段和根据经验用手工的方式进行的．因此很难获得最优方案。随着计算机技术的发展，电气产品的设计从手工逐渐转向计算机辅助设计(CAD)，大大缩短了产品开发周期。人工智能的引进．使传统的CAD技术如虎添翼．产品设计的效率及质量得到全面提高。用于优化设计的人工智能技术主要有遗传算法和专家系统。遗传算法是一种比较先进的优化算法，非常适合于产品优化设计。因此电气产品人工智能优化设计大部分采用此种方法或其改进方法。

3.2 故障诊断

电气设备的故障与其征兆之间的关系错综复杂，具有不确定性及非线性．用人工智能方法恰好能发挥其优势。已用于电气设备故障诊断的人工智能技术有：模糊逻辑、专家系统、神经网络。

变压器由于在电力系统中的特殊地位而备受关注，有关方面的研究论文较多。目前对变压器进行故障诊断最常用的方法是对变压器油中分解的气体进行分析．

3．3智能控制

人工智能控制技术在自动控制领域的研究与应用已广泛展开．但在电气设备控制领域所见报道不多。可用于控制的人工智能方法主要有3种：模糊控制、神经网络控制、专家系统控制。由于模糊控制是其中最为简单、最具实际意义的方法．因而它的应用实例最多。

4、结语

电器自动化技术论文篇4

关键词：电子技术；强电系统；分析；探讨

0 前言

在我国国民经济飞速发展的大环境下，电子技术也有了极大的发展。与此同时，电子技术的发展让大量的新技术运用到了社会的各个领域当中，现如今的社会是高速发展的信息社会，社会中各个领域的发展都离不开信息技术的支持，而随着计算机技术及网络技术的应用，电子技术也应运而生，目前电子技术的应用范围也是极其广泛的，我国最早利用电子系统的时间短是在改革开放之后，那时候人们的生活水平就已经有了很大程度上的提高，而随着物质生活以及文化生活的提高，人们开始对电力能源重视起来，对电力的运行安全问题也是非常的关注，将电子技术应用在强电系统中可以推动我国电力系统的更新，对强电系统的发展也能够起到很好的促进作用。

1 电子技术的优势及意义

1.1 电子技术的优势

电子技术之所以能够在人类的生产生活中得到广泛的运用，这与它的优势是分不开的，电子技术的优势主要体现在以下几个方面：

（1）全控化。由于传统的电器件都是属于半自动形式控制的，半自动控制的电器件一般其换相电路都要比传统的电器件复杂很多，而随着电子技术的引入，自关段器件的电路也得到了进一步的优化，从而更好地运用电子技术实现了全自动控制操作。

（2）集成化。所谓的集成化主要是将所有的全控型电子器件利用数量较多的电子单元器件结合在一起，将其放在同一个基片上，这种集成化的处理方式与之前传统的电子器件分立的方式进行比较我们可以非常明显地看出，集成化的处理可以极大地缩短电器件运行的时间，除了这一点以外，高频化的优势也是集成化的一个优点，它可以提高电子器件的工作效率。

（3）高效率。高效率化这一优势主要体现在了电子器件及变换技术上，主要是通过电子技术来降低导通的压降，使得最终电器件的效率有了极大的提高，之前在变换器的使用中，多数都是使用硬开关技术，现如今软开关技术的应用，对提高强电系统的运行效率也是起到了非常重要的作用。

1.2 电子技术在强电系统中的意义

电子技术在强电系统中的应用可以有效地提高电力能源的应用效率，电子技术还可以提高强电系统运行的安全，能够实现对电力资源的优化配置，降低了电力企业的成本投入，提高了电力企业的经济效益。与此同时电子技术在强电系统中的应用还有效地促进了我国现代化的发展进程，随着高新技术的不断出现，越来越多的产业在投入生产之前都进行了电子技术的处理工作，这样做的目的也是为了进一步的保证电力系统的运行可以在网络技术的监管下进行，保障了电力系统的运行安全。

2 电子技术在强电系统中的应用研究

2.1 在发电系统中的应用

电子技术在发电系统中的应用主要是用来调节发电系统中的功率，在结构相对比较简单的静止励磁中，运用晶闸管整流可以提高静止励磁的可靠性，最重要的是所花费的资金成本也会得到降低，而在电力系统中，我们在控制水力和风力发电机的时候，对转子中的励磁电流产生的频率进行调整之后，可以提高水力和风力发电的功率。由于电力系统当中风机水泵所消耗的能量是非常大的，基本上占了整个系统的百分之七十，而且工作的效率还非常的低，针对这一情况，我们的研究人员在系统当中安装了变频调速，很好地解决了这一问题，但是从实际的情况来看，我国可以运用高压大容量的变频器系统还不是很多，所以对电力系统进行较为精准的控制暂时是不现实的。

2.2 电子技术在输电环节的广泛应用

在输电环节上，直流输电技术以及高压直流输电都选择了晶闸管变流装置，这一装置可以从根本上解决那些长距离、大容量输电系统的无功损耗问题。直流输电技术不仅稳定性好，其灵活程度也是最高的，其电容量也非常大，即便我国各个省市地区的地形地质特点不同，直流输电技术也能够在不同的地质地貌条件下远程的进行输电作业。在输电环节中，电力能源会在输送的过程当中出现巨大的损耗，打个比方说，如果想要从一个城市输送电能到另一个城市，如果输送的距离较长的话，那么就会有30% ～ 40%的电能在传输的过程当中被损耗掉了，最终输送到的电能可能都不到一半。而自从电子技术的出现就很好地解决了这一问题，不管输送电能的距离有多远，最终输送到的电能都可以保证在90%以上，将电能的输送损耗降到了最低。这也是为什么电子技术在输电环节如此受欢迎的原因之一。

3 结语

电子技术在强电系统中的应用，降低了电力能源在传输过程当中出现的损耗，有效地提高了电力能源的利用效率，使得企业的生产效率得到了提高，除此之外，我们还发现，电子技术在强电系统中的应用也是当前信息化社会发展的一个整体趋势，因此在新时代下，我们的研究人员要不断地加强对电子技术的研究，电子技术在强电系统中运用所出现的一些问题也就可以得到及时的解决，也能够进一步的推动我国电力事业的可持续发展。

参考文献：

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[3] 梁矗欧阳名三.基于负荷侧无功补偿的静止无功发生器控制方法研究[A].第四届安徽科技论坛安徽省电机工程学会分论坛论文集[C]. 2006.

[4] 揭林玲，唐昆明，张太勤，周小平.基于暂态特征信号综合判据的小电流接地选线装置的研制[A]. 2008中国电力系统保护与控制学术研讨会论文集[C]. 2008.

[5] 任士焱，李国玉.一种实用的混合有源电力滤波器输出电压特性分析[A].第六届全国信息获取与处理学术会议论文集（3）[C]. 2008.

作者简介：陈坤（1995―），男，辽宁庄河人，沈阳理工大学学生。

宁宇（1996―），男，辽宁朝阳人，沈阳理工大学学生。

电器自动化技术论文篇5

关键词：EDA，频率计，VHDL硬件描述语言，CPLD

 

1. 前言

EDA(Electronics Design Automation,电子设计自动化)技术是现代电子学的标志，是微电子设计领域的一场革命,而基于EDA技术的芯片设计正成为电子系统的主流。随着微电子技术的迅猛发展，电子设计技术跨过了三个阶段。①20世纪五十年代：小规模集成电路（SSI）和中规模集成电路（MSI）用来设计硬件系统；②七十年代：以微处理器为核心的软件编程设计；③八十年代末至今：硬件系统集成设计，即系统芯片(SOC)和专用集成电路(ASIC)设计，是21世纪微电子技术发展的重点。

本文主要阐述了采用先进的EDA工具MAX+plusⅡ对10MHz自动频率计进行设计的过程。论文参考。在此设计中我们采用现在国际流行的VHDL硬件描述语言对CPLD进行编程，并通过MAX+plusⅡ平台对设计进行仿真验证，最终完成设计的要求，用单片CPLD实现10MHz频率计的功能。

2. 单片自动频率计的设计

数字化、智能化、自动化和小型化是现代测量仪器的发展方向。论文参考。具有50多年发展历史的频率计是实验室中常用的仪器之一，它已成为一种典型的数字化、智能化、自动化的测量仪器，并越来越趋于小型化。单片自动频率计以单片可编程器件为载体，利用VHDL语言，实现10MHz以内频率的自动测量。该频率计用可编程器件一片，10MHz晶体振荡器一块和4位七段LED显示器。

2.1 自动频率计的结构

 

电器自动化技术论文篇6

[关键词]计算机技术；机电一体化；生产应用

中图分类号：O246 文献标识号：A 文章编号：2306-1499（2014）13-0174-02

现代科学技术的发展极大地推动了机械工业领域的变革，同时给相关生产产业带来了巨大的影响，提高了生产水平和技术。随着各种技术之间相融合的发展，以计算机电子技术、机械技术为核心的机电控制领域将给工业及科研等领域带来更多的实际应用。

1.计算机技术与机电控制技术的发展概况

1.1计算机控制理论的形成与技术的发展

忽略数字信号的量化效应，可以将计算机控制系统看成采样控制系统，在这一系统中，将其中连续的环节离散化，则整个系统又可看成由不同的离散系统构成。计算机控制理论的发展主要是将采样理论、差分方程、变换理论、状态空间理论和系统辨识自适应控制等理论综合应用到控制技术中，使计算机控制系统有了初步发展。对于结构复杂、时变的非线性系统，控制系统则融入了鲁棒控制、模糊控制、预测控制等多种新型理论，逐步形成了工业过程控制系统的一个新方向。

1.2机械和电子控制技术的发展和现状

在生产、科研等诸多领域里，有大量的物理量需要按某种变化规律进行控制。在二十世纪三十年代之前，工业生产多处于手工操作的状态。最初采用基地式仪表控制压力温度等在一恒定范围内，初步有了对工业生产的机械控制实践。随着电子技术的迅速发展和计算机控制系统的出现，直接实现了工业生产中各参量和过程的数字控制。计算机的微型化使控制技术更加智能化，同时将机械、电子、计算机技术和控制技术有机结合的机电一体化技术也得到迅猛发展，且越来越被广泛的应用到各生产领域。目前主要形成并应用的机电控制技术主要有PID控制，PID是经典控制理论的代表，它吸收了智能控制思想并利用计算机的优势，形成了自适应PID和非线性PID等更利于控制的变种PID控制器。另外还有模糊控制（FLC）、变结构控制等，均随着计算机领域的发展在不断地拓宽。

2.机电一体化的发展及在工业上的广泛应用

2.1机电一体化的简介和生产应用

机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及计算机软件系统集合起来所构成的系统总称，综合运用机械技术、微电子技术、计算机技术、电力电子技术等对各生产领域的控制过程进行监督操作。它主要应用领域有数控机床，通过相应的数控技术，在工业操作上结构、功能、操作精度上都有明显的提高。采用多CPU和多主线的体系结构，丰富了数控功能，也提高了生产效率。

柔性制造系统的应用是计算机技术和制造系统在机电控制工业的应用，是计算机化的制造系统。它主要由计算机、数控机床、自动化仓库等组成。在工业上，它可以随机地、按量地按照装配部门的要求，生产其能力范围内的任何工件，更适用于多品种，小批量等的离散零件的批量生产。

可编程控制器（PLC）是集计算机技术和自动控制化技术于一体的新型控制系统。这一系统解决了工业控制系统中大量开关控制的问题，逐渐取代了耗能多、故障率高的继电器控制系统。随着PLC技术的进步，其应用领域更是不断扩大，可采集存储数据，还可对控制系统进行监控。PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。这种过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。此外，随着工厂网络自动化的发展，PLC可实现通信及联网功能，更有助于工业生产的控制过程的监控。如今，PLC技术已经被广泛应用于冶金、石油、化工、建材、机械制造、电力、汽车、轻工、环保以及文化娱乐等各行各业。

2.2计算机在机械产业的应用实例

计算机技术和机械电子控制技术一体化的有机结合，不断使相关的新技术应用到更多的领域中去，这些应用到的领域已经不再局限于工业的生产，更多技术是切身关系到我们日常的工作和生活。下面举几个具体实例来介绍计算机技术和机电控制相结合的实际应用。

PLC实现了机械手移动工件的控制过程。随着世界经济和技术的发展，人类活动的范围不断扩大，机器人的应用正迅速向社会生产和生活的各个领域扩展，并从制造领域转向非制造领域，各种各样的机器人产品随之出现。随着机器人的生产和大量应用，很多领域，许多单一、重复的机械工作由机器人（也称机械手）来完成。工业机器人是一种能进行自动控制的、可重复编程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作机，广泛采用工业机器人，不仅可提高产品的质量与产量，而且对保障人身安全，改善劳动环境，减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材料消耗以及降低生产成本有重要意义。与计算机及网络技术相结合应用的工业机器人的广泛使用正在日益改变着人类的生产和生活方式。

PLC在自动售货机中的应用。自动售货机通过顾客选择商品开关，投入的硬币值由PLC驱动数码管显示，经过光传感器识别，通过判断，进行下一步操作，经过PLC的系统控制和信号输出完成售卖过程。计算机技术和机电自动控制在自动售货机中的这项应用极大方便了人们的生活，也使PLC的应用更加广泛。

交通信号灯系统也是微机软件应用到电子控制系统中的典型实例。通过主要应用PLC技术控制十字路口的信号灯动作。准确无误的完成信号灯的变灯动作来控制时间，这项应用更是极大方便了人们日常生活工作的出行。

电脑横机中计算机技术的应用给机械编织行业带来了巨大的变革。现在的电脑横机是一种涉及到计算机、机械、电子、控制等诸多领域的复杂系统。电脑横机的编织是一个极其复杂的过程，最初的横机是手动横机，只能胜任比较简单的编织过程。随着计算机技术应用到电脑横机中，通过电脑的自动控制，设计人员可对编织花型进行数字化设计，通过计算机数字直接控制机械的退圈、垫沙、脱圈、弯沙等相应的机械编织动作，由计算机指令控制系统完成整个设计的编织，极大地提高了工业生产效率。

3总结

在机械生产领域，电子技术和计算机技术的融入发展，机电一体化的形成是机械工业中的重要变革。通过不断发展的计算机技术，使机电一体化相关的技术在诸多领域中得到了广泛的应用。

参考文献

[1]张东宝，工程机械与控制技术[M].筑路机械与施工机械化，2007.

[2]马增强等，数据采集系统的研究，微计算机信息，1998.

[3]王立新，浅谈数控技术的发展趋势[J].赤峰学院学报，2007.

[4]杨明等，机电一体化的研究现状及发展趋势，农机化研究，2006.

[5]吴宏等，运动控制器的发展与现状[M].电气传动自动化，2005.

电器自动化技术论文篇7

关键词：自动化；电气工程；智能技术

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 08-0000-01

一、人工智能技术与电气工程自动化之间的关系

作为一门新兴的学科，人工智能主要是利用模拟智能的方法，进行系统的开发和研究其理论、技术、应用等。人工智能作为计算机科学中的一个分支，主要是研究运用智能的实质，从而产生出来的一种新型的智能机器。它通过模拟人类智能的方式，对各种功能做出反应，人工智能领域的主要研究对象是自然语言的处理、机器人等等，在最近几年，这方面的研究取得了飞速的发展，它涉及到语言学、控制论、信息论等等多个方面的一门学科，在计算机领域的应用最为广泛。人工智能领域所研究的主要目标是通过程序控制机器去实现一些人类智能完成的非常复杂的工作。它是新兴的计算机科学的一个重要的分支，对智能的实质做出了解释，并且在这样的基础之上产生出能够与人类智能相匹配的智能机器人。它是以图像的识别、语言的识别、机器人、专家系统以及对自然语言的处理等为主要研究内容的系统。而电气工程的主要研究内容是与电气工程相关的自动控制、信息处理、电子电气技术、系统运行、计算机与电子应用、研制开发等。随着科学技术的不断地发展与更新，计算机技术在我们生活各个方面越来越重要。计算机编程技术的快速发展加快了自动化运输、信息传播的应用。人类的大脑是最为精密的仪器，而计算机编程就是通过对人类大脑的模仿，进行信息的交换、处理、分析、收集、回馈。所以对人类大脑技能的模仿能够对电气工程自动化的发展起促进作用。同时增强计算机系统在生产、交换、流通、分配方面的作用，从而能够实现电气工程的自动化，使得人力只能的投入降低，不断地提高机器的运行效率。

二、人工智能控制器的优点

在很多情况下，控制对象的动态方程是非常复杂的，要想对其精确地掌握非常困难，所以在控制对象模型的设计过程中，通常会出现很多的不确定因素，比如：参数变化、非线性时等等，这些信息通常情况下是没有办法掌握的。所以在设计人工智能控制器时，只需要根据响应时间、下降时间的不同，不需要来控制对象的模型，然后通过自身的适当调整就可以提高其性能。比如，在上升时间方面，相比较于最优秀的PID控制器，模糊逻辑控制器要快2倍；在下降时间中，模糊逻辑控制器相比较于最优秀的PID控制器，速度要快4倍；相比较于传统的机械控制器，人工智能控制器即使在现场缺少控制专家的指导的情况下，它能够通过相应数据来设计，这样就更加方便于调节；还可以根据相应的信息、运用语言等方式来设计。人工智能控制器具备较强的稳定性，在陌生数据被输入时会产生很高的估计，从而忽略驱动器对它的影响。在没有使用人工智能控制器的情况下，某些控制对象也能够产生较好的效果，但是，对于某些其他的控制对象来说，并不能够产生同样的很好的效果，因此，在设计的过程时必须要实际情况区别对待。在模糊化和反模糊化的过程中，通过采用规则库、隶属函数、适应模糊神经控制器，就能够达到精确地实时确定的目的。但是，只有使用系统技术才能够获得稳定的解，实现精确确定，然后通过与简单的结构配置，就可以实现迅速地实现信息快速收集和自行调控。

三、人工智能技术电器工程自动化中的应用现状

（一）人工智能技术在自动工程自动化应用的现状

在人工智能技术的不断地发展进程中，研究人员也积极地进行将其应用于电气工程自动化控制的研究，比如，怎么能够利用人工智能系统来预测和诊断设备故障、设计电器产品的保护优化与控制等等。在优化设计的应用中，电气设备的设计时需要能够综合地运用电器电路、电磁场等知识，同时还需要具备丰富的经验，这是一个非常繁琐的工作。以往在设计产品的时候，主要是根据实验数据分析和经验总结，通过人工的方式来设计很难在设计的过程中获得最佳的设计方案。随着计算机人工智能技术的发展，计算机辅助设计在电器产品的设计中逐渐代替了人工设计，从而极大地缩短了产品的开发周期。特别是在引进人工智能技术以后，进一步促进了CAD技术的发展，使设计产品的质量和效率都得到了大幅度的提升。

（二）电气工程自动化中的人工智能技术应用

1.人工智能技术在电气设计方面的应用主要有专家系统和遗传算法两种方式。其中的遗传算法在产品的优化设计上有非常重要的作用，是一种优化的先进算法，电气产品的人工智能化设计中，遗传算法的应用很多。

2.一般来说，电气设备的故障征兆和故障的形成特征之间有着很多必然和偶然的关系，这种非线性、不确定性的特点可以通过人工智能的方式发挥故障诊断优势。在电气设备的故障诊断中人工智能技术的应用有：模糊逻辑、神经网络和专家系统等。例如，在电力系统之中，作为重要设备的变压器的人工智能故障诊断应用，得到了很多学者的关注。目前，变压器的故障诊断的方法通常是通过分析变压器油中分解出来的某些气体，然后利用计算机系统分析气体的含量与成分诊断变压器故障范围。另外人工智能诊断故障技术在电动机和发电机等方面也有了长足的发展。

3.人工智能在直流传动中的应用

人工神经网络在识别模式和处理信号方面得到了广泛的应用，利用人工神经网络的非线性函数估计的一致性特征，将其应用于电气传动控制领域得到了显著效果，它的优点就是无需被控系统的数学模型、具有良好的一致性和对噪音不敏感。此外，可以利用人工神经网络的并行结构，运用于多传感器输入处理，比如，在诊断系统、能够有效增强条件监控中的决策可靠性。近年来，传感器数量在电气传动中很少，但是在有些情况下，多个传感器又可以降低系统对特殊传感器缺陷的敏感性，不需要过高的精度和复杂的信号处理。

四、结语

总之，人工智能指的是人类制造的具有自动化特征的机器所表达出来的智能。智能理论的运用，人工智能技术在自动化方面的发展，促进了电气自动化控制系统的全面发展，提高人们的生活水平提供了很多便利。而且，人工智能在电气自动化领域的应用将会越来越重要。

参考文献：

[1]熊志浩.浅谈电气安装预算编制自动化系统的实现[J].现代经济信息，2009.

[2]魏俊英，曲炜.人工智能技术及应用[M].上海：同济大学出版社，2009.

电器自动化技术论文篇8

关键词 变频器技术及应用；课程改革；项目化教学方法

中图分类号：G712 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2015）12-0134-03

1 前言

变频器技术是一门实用性很强的综合技术，无论是工业设备还是家用电器，都会使用到变频器，可以说，只要有三相异步电动机的地方，就有变频器的存在。变频器的使用使科学技术水平得到不断提高，对能源的节约力度进一步增强。交流电机的变频器调速技术是当今节能、改善工艺流程以及提高产品质量和改善环境、推动技术进步的主要手段。

针对湖南电气职业技术学院开设的电类专业如电机与电器、电气自动化等专业进行深入广泛调研，变频器技术已成为电类专业领域中的核心技术。深入了解、操作、应用变频器是高职电类专业毕业生从事相关职业岗位、获取维修电工职业资格证的必备技能之一。学习变频器技术是提升学生能力、促进专业发展的重要课程之一。笔者结合近年来项目化课程改革经验和实际工作经验，对电机与电器专业变频器技术及应用课程建设中存在的问题做进一步探讨。

2 变频器课程教学中存在的问题

课程定位不明确 变频器技术是一门综合性和实践性强的技术，学习变频技术需要有前期的专业知识，如电机拖动、继电器控制、PLC控制、电力电子技术作为基础。在过去的教学过程中，受师资水平和实训条件的限制，变频器技术通常是和其他课程组合，如可编程控制技术与变频技术、电机拖动与变频技术、电力电子技术与变频技术等。变频器的学习仅仅成为某一门课程中的一个章节，作为一个知识点进行学习。变频技术综合性强，牵涉的知识面广，单纯的某两门课程的组合未能将知识和技能进行合理整合，课程的教学内容侧重于变频器原理和内部电路与器件的分析为主的知识讲授，缺乏针对性强的实训项目，变频器技术的应用和操作缺失较大，不利于面向生产实际企业和对接岗位。

教学模式陈旧 教学中采用先理论再加验证性实验的模式，理论和实践的分离导致学生对知识和技能的掌握无系统性。集中理论知识讲授需要大量的理论铺垫和公式推导，使学生对课程容易失去信心和兴趣。在学习过程中理论知识太深，而操作过程又过于简单，学生的自主学习和知识迁移能力未能得到提高，与工程实际应用脱节。在应用时只会简单地操作和参数设置，并不知参数的真正作用和参数对变频器调速系统的影响，一旦变频器型号发生变换，便不知所措。

针对这种情况，需重新界定变频技术及应用课程性质，将其作为电类专业重要的专业技术课程来建设。应用项目化课程的建设理念，以学生能力培养为主线，进行课程整体设计和教学单元的优化设计。

3 变频器技术及应用课程建设的主要内容

众所周知，课程是教学的最基本单元，课程建设是教学质量的中心环节，是实现专业人才培养目标的基本保证。好的课程应从单元联系的角度对课程教学的设计进行总体优化。职业教育课程的内容必须以职业活动为导向，应符合以学生为主体，以项目为载体，任务驱动教学，突出能力目标、理论实践一体化的基本原则[1]。

明确课程教学目标 课程建设应以职业岗位需求为依据，首先应明确课程定位，确定课程的能力目标。变频器是利用电力半导体器件的通、断作用将固定频率、电压的交流电变换为频率、电压都连续可调的交流电的装置，主要用于对异步电动机的调速控制[2]。在学生学习了电机拖动、继电控制系统的分析与装调、PLC控制技术、电力电子技术等专业课程的基础上进行，同时为后续课程如电机试验技术及学生维修电工考证奠定基础。在课程内容设计上应打破以知识传授为主要特征的传统模式，围绕职业能力培养，结合变频器行业的最新发展情况，使学生掌握变频调速技术相关的知识与基本技能，使学生具备变频调速系统的设计、安装、调试、运行维护及设备改造的综合应用能力。培养学生自主学习、资料查询、应用变频器使用手册等技术资料解决现场问题的方法能力；以项目任务驱动教学，加强理实一体的教学过程管理，培养学生具备良好的团队精神和职业素养。

通过资源整合，以项目为载体，对教学内容进行整体优化设计 变频器技术是一门实用性很强的综合技术，要熟练掌握变频器还涉及电机机械特性分析、电气控制线路设计、电力半导体器件等诸多知识。为了改变传统的知识传授型教学模式，在教学内容设计上需对知识点进行重新划分和整合，采用以项目为载体、以任务驱动教学、以学生为主体的探究式学习模式，将知识点融入每一个项目中，精选教学项目对课程教学内容进行整体优化。

项目训练对接工程实际，在现有的实验实训条件或仿真实训条件下完成。项目的设置应根据学生的认知能力，按照易、中、难的顺序逐级提升。每一个项目应有明确的知识目标和能力目标，应充分考虑到技能考证和专业技能鉴定的考核需求。目前市场上变频器种类很多，在学习的过程中只可能选择一种变频器进行训练，同一种变频器的参数涉及好几百个。因此，在项目设计中以变频器的基本操作和应用训练为主，适当安排一些拓展学习项目，特别是在后续综合技能实训环节以及毕业设计环节中要有相关的变频器综合训练项目，以培养学生的自主学习能力和知识迁移能力。

表1为湖南电气职业技术学院电机与电器专业在实施变频器技术及应用教学中所设置的项目列表。教学内容的设计思路是按项目、按典型工作任务由简到难、由单一到综合排序，采取教学做一体化的教学模式，将变频器的知识点融入各项目中。

表1中，项目一和项目二是对变频器的基本操作进行训练，在实施安装接线和变频器的运行操作过程中使学生理解变频器的原理和变频后异步电动机的工作特性；项目三至项目六主要是以典型工作任务驱动教学，对变频器的常用功能和相关参数设置进行训练，同时也包括维修电工考证和技能鉴定的强化训练项目；项目七是能力提升的综合项目，针对变频器技术的学习难点PID控制进行训练[3]，主要培养学生的自主学习能力和知识的综合应用能力，本项目将作为课程加分项目进行考评。

重视教学方法和教学手段，实现课堂教学的多样性，构建高效课堂 高职课程教学既要传授学生知识和培养技能，更要注重开发学生潜能和培养学生自主学习的能力。实践证明，采用项目化教学方法，在教学过程中贯彻“学生主体，教师主导”的原则，以任务驱动教学，是基于工作过程的一种实践性较强的教学方法，教学效果很好。变频器技术与应用课程教学应遵循能力本位的职教理念，在每一个项目的实施过程中，采用项目小组工作法，学生担任相当于实际工作岗位上的某一具体工作任务实施的各个角色。项目的实施基于工作过程的六步法原则：资讯、决策、计划、实施、检查、评价。实现三种能力的融合：专业能力、方法能力、社会能力。在项目教学过程中辅之以问题引导、分析讨论、汇报分享、反思评价等灵活多样的教学方法。

课程单元教学模式改革 良好的创意需要通过一定的方法和手段来实现，教师所要做的是将教学任务分细，引导学生一个个子任务去解决、反思和评估。如在进行变频器的正反转控制项目的教学中，可以按以下步骤来实施。

1）由教师下达一个具体的任务。选用FR-D720-1.5K-CHT变频器控制电动机的正反转（给出电机型号），要求在按下正转按钮时电动机以30 Hz正转运行，按下反转按钮电动机以30 Hz反转运行，按下停止按钮，电动机停止。加减速时间为1 s。发生报警时，报警灯亮。要求完成电路设计、变频器参数设置，若外连设备需编程时还需编写程序，接线调试。

2）分组进行咨询、计划和决策。通过资料查询、独立思考、讨论分析，每个小组都给出一个方案。通过汇报分享，得出四种方法：

①在外部运行模式下用普通开关实现正反转控制和速度设定；

②在外部运行模式下用普通开关实现正反转控制，用电位器调速；

③用继电器控制变频器正反转，主要做法是将开关改为中间继电器的触点来代替；

④直接用PLC的输出信号来驱动变频器。

3）任务实施阶段。通过讨论得出的四种方法中，前两种方法相对简单，主要是加强学生对变频器的操作训练，牵涉到新参数的含义，如电子过电流保护参数PR9、适用负荷选择参数PR14、适用电机参数PR71在相对简单的子任务中得以认识和掌握。继电器、PLC与变频器的组合控制成为项目三的重点任务。任务方案（包括电路设计、程序编写、安装调试）的制订和实施仍然采取分组思考、讨论、分享三个环节，教师适时引导和点评。在项目的实施过程中以学生为主体发现问题、分析问题并解决问题。

4）检查评价和总结。系统综合调试后，由学生自评、小组互评或教师对各组项目完成情况进行检查和评价，学生对结果和反馈意见及时记录和整理，最后按项目要求完成实训报告，评价和总结环节在项目化课程教学中是必不可少的。

以上对单个项目的教学设计，将变频器参数的认识、小系统的电路设计、PLC编程训练融入各子任务中。在基于工作过程的项目实施中，学生能力得到提升。能力的训练过程需要教师精心设计，需要课前精心的准备。为实现更好的教学效果，在教学手段上还应合理使用多媒体、Flash、仿真软件等增强学生感性认识。在现有的实训室条件的基础上，进一步开发实训项目。利用网络平台，更好地实现课外师生互动和空间资源共享。

4 结语

变频器技术在不断发展，变频器技术及应用课程教学是一个需要不断探索和实践的工程教学领域。现代职业教育理念对教师的教学设计能力，对教师的责任心、专业素养、职业素养等方面提出了更高的要求，在教学设计、教学方法和手段上需不断创新来调动高职学生的主观能动性，切实强化并创新实践教学环节，最终使培养的人才符合企业需求。

参考文献

[1]周惠芳，等.《PLC控制技术及应用》项目化课程改革与实践[J].中国电力教育，2014（35）：133-135

[2]薛晓明.变频器技术与应用[M].北京：北京理工大学出版社，2009.